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1、第2 6 卷第5 期 2 0 0 5 年1 0 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 5 O c t 2 0 0 5 S i r o f i l 纱结构的不稳定性机理 李玮茹，余燕平，俞建勇，王善元 ( 东华大学纺织学院，上海2 0 0 0 5 1 ) 摘要研究s i m l 纱在织造加工过程中受机件及相邻纱线的摩擦而导致长丝与短纤维分离，即短纤维从成纱中 被剥离( 俗称“剥毛”现象) 的纱体结构不稳定性问题。对s i m f i l 纱结构不稳定性机理及产生结构不稳定性的因素进 行了分析。 关键词s i
2、 m f i l ；纱；剥毛；结构；稳定性 中图分类号：T s1 0 1 9 2 2文献标识码：A文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 5 0 0 2 6 0 3 U 璐t a b l es t r u c t u r em e c h a I l i s mo fS i r o my a m L IW e i - r u ，Y UY a n - p i n g ，Y UJ i a n y o n g ，W A N GS h a n y u a n ( c o z 如伊0 ，z k t 如，D o n 跏跏沁“ 妙，啦毹2 0 0 0 5 1 ，吼i 船) A
3、b s t r a c t D u r i n gw e a v i n g ，t h ef i l a m e n to fS i m f i ly a mw i s e p a r a t ef 而mi t ss t a p l ef i b e rr e s u l t i n gf 南mt h ef h c t i o nw i t hm a c h i n e a n di n t e r y a m 衔c t i o n s ，i e u s u a yc a l l e d “w o o ls t r i p p i n g ”T h em e c h a n i s mo f
4、t h i su n s t a b l es t n l c t u r ea n df a c t o r s 甜r e c t i n gi ta r e a n a l y z e d K e y 啪r d sS i r o f i l ；y 锄；w o o ls 砸p i n g ；s t m c t u r e ；s t a b i l i t y S i m f i l 纺是指粗纱在细纱机上经牵伸，在前罗拉 处以一定的间距与长丝加捻后，一步成纱的方法。 s i r o f i l 纺纱工艺，可以从粗纱直接生产出类似股线的 产品，因而工艺路线大大缩短。由于长丝的引入，使 其在强伸性
5、、条干、毛羽、纱疵等性能指标上均优于 同线密度单纱。S i m f i l 纱表面光洁，可免上浆织造， 但由于S i m f i l 纱只经过一步加捻，且与牵伸同步进 行，生产出的成纱中长丝与短纤维纱线间抱合力较 差，在织造过程中，由于机件及相邻纱线间的摩擦， 两组分易分离。S i r 0 6 1 纱体结构不稳定，纱线很容易 起毛起球，严重时产生裸丝现象，使得织机开口处 上、下层经纱相互粘连，导致开口不清，织机无法完 成引纬动作，直接影响织机的机台效率，成为S i r o f i l 技术推广的最大障碍。 s i 础l 纺纱方法是由s i m s p u n 即2 组同样的粗 纱经一步牵伸加捻
6、成纱的纺纱方法衍生发展而来。 目前，国内外对s i r o s p u n 纱研究较多。针对s i r o s p u n 短纤维纱的耐磨性及结构稳定性问题，文献 1 ，2 分 析了s i m s p u n 纱的表面摩擦性能及纱线受压时的横 截面形态变化特征，研究了S i r o s p u n 纱表面摩擦因数 与粗纱间距、捻系数之间的关系。文献 3 采用润滑 油增加s i m s p u n 纱内纤维之间的粘性力、且降低纱线 与机件间的摩擦，以提高纱线耐磨性。 对s i r o f i l 耐磨性及结构稳定性问题，文献 4 提 出采用冷上浆、增加纱线捻系数、减小经密等后处理 办法加以改善，
7、而没有从纺纱的角度上分析解决长 丝与短纤维纱纱体结构稳定性问题。 本文对s i m f i l 纱结构稳定性机理以及影响结构 稳定性的因素进行了分析；通过自制的结构稳定性 测试仪对不同纱线进行结构稳定性测试，以便从本 质上改善S i 瑚l 纱线的结构稳定性，提高织造效率。 1 实验部分 1 1S i r o 脚纱结构稳定性过程测试 纺纱方法：纺制双组粗纱及单组粗纱的S i r o f i l 纱。纱线原料：8 8t e x 黑色全毛粗纱，3 3 3t e x 白色 涤纶长丝；纱线线密度为2 5t e x ，捻度为9 6 5 捻m 。 实验仪器：自制的纱线结构稳定性测试仪( 固定 s i 面l
8、纱两端，使其在一定预加张力下与设置的磨料 进行往复摩擦) ，通过美国科视达三维摄像系统观察 摩擦后的纱线表面。 1 2 s i m 脚纱与s i r o s p u n 纱捻度实验 实验试样：s i m s p u n 纱的原料为毛涤( 5 0 5 0 ) 双 组分粗纱；s i 斌l 纱的原料为毛涤( 5 0 5 0 ) 粗纱 作者简介：李玮茹( 1 9 7 9 一) ，女，硕士。主要研究方向为纺织复合材料的开发及应用。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the waterma
9、rk 2 0 0 5 年第5 期纺织学报【2 7 】 3 3 3t e x 长丝( 涤纶、锦纶) 。2 种试样纱线的设计线 密度和捻度均为2 5t e x 与9 6 5 捻m 。实验仪器： Y 3 3 1 A 纱线捻度机，采用退捻加捻法，预加张力 为7g 。 2 结果与讨论 2 1 S i r o m 纱结构不稳定性现象分析 s i 础l 纱在织造过程中纱体结构受到冲击、摩 擦，表现为纱线起毛、起球及裸露长丝。 s i r 0 6 l 纱体结构解体过程概括为以下4 个阶段： 纤维端在纱线表面增多、起毛、起球、“剥毛”形成裸 丝，如图1 所示( 科视达图像) 。 ( a ) 纤维端增多( b )
10、 起毛 ( c ) 起球( d ) 弱毛 图1s i 硝l 纱结构稳定性过程示意图 通过对S i r o f i l 单粗纱与双粗纱纱体结构解体的 实验过程比较与分析可知，S i 尚l 纱体结构解体的快 慢与纱线表面短纤维量、两组分在纱线表面的配置 密切相关。由于双粗纱s i m f i l 比单粗纱s i m f i l 的短 纤维比例大，成纱表面短纤维量多，短纤维对长丝的 包覆性率高，导致其表面短纤维在磨损中与纱体分 离的速度要明显快于单粗纱s i m 6 1 ，并在受磨损后更 易于分离，因此双粗纱S i r 0 6 l 的结构稳定性较差。 单纱包缠机是指一些短纤维包绕在长丝表面形 成接近
11、或类似包芯纱的外观。实验观察表明，s i r 0 6 l 复合纱在长度方向上存在短纤维单纱包绕长丝的包 绕区。每一包绕区中可以包含几圈至几十圈的外层 包绕纤维，形成沿s i r o f i l 纱长度方向不连续的包芯， 即为单纱包缠现象。通过实验也发现，纱体结构的 解体现象多产生于包绕区上，即单纱包缠现象较明 显的地方s i r o f i l 纱体的结构稳定性也相对较差。 2 2S i 嘣l 单纱包缠机制机理分析 2 2 1 捻度对比实验分别采用退捻解捻法测得 6 0 个S i r o s p u n 纱与s i m f i l 纱的捻度数据( 略) ，其平 均捻度分别为8 7 1 捻m 和
12、9 3 1 捻m 。 s i m 6 l 纱较s i m s p u n 纱的捻度平均大了6 0 捻，m ， 存在着更多的包绕区，即在S i 尚1 纱中存在着更多 的短纤单纱包绕长丝的局部包芯现象。正是由于此 局部断续性包芯现象，导致该部分与机件及相邻纱 线摩擦时易产生结构不稳定现象。 2 2 2 单纱包缠机制机理分析实验采用3 3 3t e x 锦纶和涤纶长丝与毛纱复合生产s i r o f i l 纱，则可以 算得汇聚点以上单纱和长丝的线密度分别为 2 0 8t e x 和3 3 3t e x ，由文献 5 知，单纱和长丝捻度 约为S i r o f i l 纱线捻度的6 5 。 图2 为
13、有捻3 3 3t e x 锦纶、涤纶长丝及2 0 8t e x 全毛单纱的拉伸曲线。由图2 可知，涤纶长丝初始 模量最大，全毛单纱初始模量最小，则涤纶长丝由于 刚性和扭转刚度大，在与毛单纱复合时易使汇聚成 形点不稳定，产生上下抖动。在相同扭矩作用下，涤 纶长丝产生加捻滞后，而短纤维纱扭转角大，即加捻 程度大，短纤维纱回转较多易弯曲，产生包缠不匀的 局部单纱包绕长丝的包芯现象。而锦纶长丝与全毛 单纱的模量较为接近，所以锦纶与毛的S i r o f i l 纱复 合包缠均匀。 Z 之 R 强 图2 不同长丝原料及全毛单纱拉伸曲线 从图3 看出，采用与短纤维模量相近的锦纶长 丝时，纱线复合成形均匀，
14、通过结构稳定性实验发 现，成纱复合均匀的纱段上，纱线结构稳定性强。 ( a ) 长丝为锦纶丝( b ) 长丝为涤纶丝 图3 不同模量长丝的s i r 0 6 l 纱外观图 3结 论 S i r o f i l 纱在织造过程中纱体结构受到冲击与摩 ( 下转第3 3 页) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 5 年第5 期纺织学报【3 3 】 图7 加捻三角区内纤维相对运动趋势n 度为y 。，与该点离转动中心的距离成正比；3 ) 由加 捻几何变
15、换导致须条内部纤维相对截面中心的运 动，设速度为K ，见图8 。 I oI 矿【逐发) ： k r - _ 钐 o 心 宰x ( 在j 。 Z I 图8 加捻三角区内纤维运动的合成与分解 4 加捻三角区内纤维的几何变换规律 为讨论方便，将须条截面划分为7 个区域，即边 缘区的外部层纤维A 。、A ：，边缘区的内部层纤维B 。、 B 2 ，中央区的外部层纤维c 。、c ：，中央区的内部纤维 D 。假定进入三角区前须条内纤维沿轴线具有高度 一致的取向性。平面l 处须条表层各点的纤维运动 到平面4 后，原来6 、c 、d 间的纤维转移到平面4 的 67 、c 7 、d 处，d 、o 、6 间的纤维转
16、移到d 7 、0 7 、6 7 处。 加捻几何变换可由图9 表示。在截面旋转的同时， 边缘区的外部层纤维A 。、A 2 之间有相向运动的趋 势，截面内中央区的外部层纤维c 。、c ：之间有相 互背离运动的趋势。在随同须条一起移动和转动的 动坐标系下，须条的“加捻三角区”内会形成一个如 图9 所示的几何变换。 图9 加捻三角区截面加捻几何变换图 5 结论 在加捻力矩作用下，由环锭纺纱机前罗拉输出 的须条其截面由扁圆形变换为圆形，同时在须条上 产生了三角区。单根纤维的运动是由须条的移动， 加捻效应的转动和须条截面几何变换造成纤维转移 运动构成的复合运动。在该区域内纤维集合体具有 较复杂的转移规律和
17、不同的排列取向趋势。 6 结束语 本文中只考虑了加捻三角区纤维受加捻力矩影 响的排列取向趋势与转移规律。由于加捻三角区内 不同纤维所受张力差异、纤维的长短差异、粗细的差 异、初始模量的差异、表面摩擦稀疏的差异等因素， 也会影响其排列取向趋势与转移规律。上述因素会 使得本文的分析变得复杂，有待今后进一步的研究。 参考文献： 1 于修、E 纺纱原理f M 北京：中国纺织出版社，1 9 9 5 ( 上接第2 7 页) 擦，其结果表现为纱线的起毛、起球及裸露长丝，而 S i m s p u n 则不会出现上述现象。其原因有多方面，如 牵伸不稳定，纺纱张力与股线捻度的设置及钢领板 的升降运动等等，但主要
18、原因是短纤维纱与长丝力 学性能的差异，导致s i 碰l 纱中出现短纤维包绕长 丝的局部包芯纱结构，在织造过程中，包芯部分的外 包短纤维受到冲击、摩擦，更易产生起毛、起球，造成 纱体结构的不稳定现象。 参考文献： 【lJS u b r a r n 卸i 蚰V ，N a t a r a j 蛐KS F r i c t i o I 谢p r o p e r I i e s0 fs i r o s p u ny 帅s 【J J T b x t i l eR e sJ ，1 9 9 0 ，2 3 4 2 3 9 2 s u b 糟m 8 l l i 卸V ，P e e r M o h 啪e d A c
19、o m p r e s s i o n a lb e h a v i o u ro f d o 砌e - m v ev a r I l s l J j JT e x tI n s t1 9 9 3 ，8 4 ( 2 ) ：2 1 4 2 2 0 3J B m o kJH ，D a suK ，s m i t hLJ E 饪t0 fl u b r i c 砒i o n 蚰t e 鹏i k ， 衔c t i o n ，锄dw e a v i n gp m p e r t i e s0 fs i r 0 8 p u nw o o ly 咖l JJ T e x t i l eR e s J ，1 9 8 9 ，( 7 ) ：3 8 2 3 8 8 4 侯祖龄双组份纺纱在高支轻薄型产品开发中的应用 J 上 海毛麻科技，1 9 9 8 ，( 4 ) ：2 l 一2 9 5 于慧暄赛络纺捻度分布与结构分析 J 纺织学报，1 9 9 4 ，1 5 ( 1 ) ：8 1 0 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark